Що таке термодинаміка? Це розділ фізики, який займається вивченням властивостей макроскопічних систем. При цьому під вивчення також потрапляють способи перетворення енергії і методи її передачі. Термодинаміка - це розділ фізики, який вивчає процеси, що відбуваються в системах, і їх стану. Про те, що ще потрапляє в список досліджуваних їй речей, ми сьогодні і поговоримо.
визначення
На зображенні нижче можна побачити приклад термограмми, отриманої при вивченні глечика з гарячою водою.
Термодинаміка - це наука, яка спирається наузагальнені факти, отримані дослідним шляхом. Відбуваються в термодинамічних системах процеси описуються за допомогою використання макроскопічних величин. До їх списку входять такі параметри, як концентрація, тиск, температура і тому подібні. Ясна річ, що до окремих молекул вони незастосовні, а зводяться до опису системи в загальному її вигляді (на відміну від тих величин, які використовуються в електродинаміки, наприклад).
Термодинаміка - це розділ фізики, який такожмає і свої закони. Вони, подібно іншим, носять загальний характер. Конкретні деталі будови того чи іншого обраного нами речовини не зроблять значного впливу на характер законів. Саме тому кажуть, що даний розділ фізики є одним з найбільш прийнятних (або, вірніше сказати, успішно застосовуються) в науці і техніці.
застосування
Перераховувати приклади можна дуже довго. Наприклад, багато рішень, заснованих на термодинамічних законах, можна зустріти в області теплової техніки або електроенергетики. Що й казати про опис і розумінні хімічних реакцій, фазових переходів, явищ переносу. У деякому роді термодинаміка "співпрацює" з квантової динамікою. Сфера їхнього зіткнення - це опис явища чорних дір.
закони
Картинка вище демонструє суть одного з термодинамічних процесів - конвекції. Теплі шари речовини піднімаються наверх, холодні - опускаються вниз.
Альтернативне назва законів, яке, до речі,вживається не в приклад частіше, це початкутермодинаміки. На сьогоднішній день їх відомо три (плюс одне "нульове", або "загальне"). Але перед тим як говорити про те, що передбачає кожен із законів, спробуємо відповісти на питання про те, що таке початку термодинаміки.
Вони являють собою сукупність певнихпостулатів, які лягають в основу розуміння що відбуваються в макросистемах процесів. Положення почав термодинаміки встановлювалися емпіричним шляхом у міру проведення цілих серій дослідів і наукових досліджень. Таким чином, існують певні докази, що дозволяють нам взяти постулати на озброєння без єдиного сумніву в їх точності.
Деякі люди задаються питанням про те, навіщотермодинаміки потрібні ці самі закони. Ну, можна сказати, що необхідність їх використання обумовлена тим, що в даному розділі фізики макроскопічні параметри описуються в загальному вигляді, без будь-якого натяку на розгляду їх мікроскопічної природи або особливостей того ж плану. Це сфера не термодинаміки, а вже статистичної фізики, якщо говорити конкретніше. Ще однією важливою річчю є той факт, що початку термодинаміки не залежать одне від одного. Тобто одне з другого вивести не вийде.
застосування
Застосування термодинаміки, як було сказано раніше,йде по багатьом напрямкам. За основу береться, до речі, одне з її почав, яке інакше інтерпретується в формі закону збереження енергії. Термодинамічні рішення і постулати успішно впроваджуються в такі галузі, як енергетична промисловість, біомедицина, хімія. Ось в біологічній енергетиці повсюдно використовується закон збереження енергії і закон ймовірності і спрямованості термодинамічної процесу. Поряд з цим, там використовуються три найбільш поширених поняття, на яких базується вся робота і її опис. Це термодинамічна система, процес і фаза процесу.
процеси
Процеси в термодинаміки мають різну ступіньскладності. Їх налічується сім штук. Взагалі, під процесом в такому випадку слід розуміти не що інше, як зміна макроскопічного стану, в яке система була приведена раніше. Слід розуміти, що різниця між умовним початковим станом і кінцевим результатом може бути незначною.
Якщо різниця нескінченно мала, то що ставсяпроцес ми цілком можемо назвати елементарним. Якщо ми будемо обговорювати процеси, то доведеться вдатися до згадки додаткових термінів. Один з них - це "робоче тіло". Робочим тілом називається система, в якій відбувається один теплової процес або кілька.
Умовно процеси підрозділяються на нерівноважніі рівноважні. У випадку з останнім їхні капітали, через які треба буде пройти термодинамічної системи, є, відповідно, нерівновагими. Найчастіше зміна станів йде в таких випадках швидкими темпами. А ось рівноважні процеси близькі до квазистатическим. У них зміни проходять на порядок повільніше.
Теплові процеси, що відбуваються втермодинамічних системах, можуть бути як оборотними, так і необоротними. Для того щоб зрозуміти суть, розіб'ємо в своєму поданні послідовність дій на певні проміжки. Якщо ми можемо зробити той же процес в зворотному напрямку з тими ж "проміжними станціями", то його можна назвати оборотним. В іншому випадку зробити це не вийде.
